EP0007677B1 - Schaltungsanordnung zur Ueberwachung des Verlaufs der Potentiale auf mehreren Leitungen - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Ueberwachung des Verlaufs der Potentiale auf mehreren Leitungen Download PDF

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EP0007677B1
EP0007677B1 EP79200414A EP79200414A EP0007677B1 EP 0007677 B1 EP0007677 B1 EP 0007677B1 EP 79200414 A EP79200414 A EP 79200414A EP 79200414 A EP79200414 A EP 79200414A EP 0007677 B1 EP0007677 B1 EP 0007677B1
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EP
European Patent Office
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potential
lines
output
multiplexer
input
Prior art date
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Expired
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EP79200414A
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English (en)
French (fr)
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EP0007677A1 (de
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Urs Waber
Ueli Herrmann
Martin Aeberhard
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Autophon AG
Invoxia SA
Original Assignee
Autophon AG
Ascom Autophon AG
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Publication date
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Publication of EP0007677A1 publication Critical patent/EP0007677A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M15/00—Arrangements for metering, time-control or time indication ; Metering, charging or billing arrangements for voice wireline or wireless communications, e.g. VoIP
    • H04M15/04—Recording calls, or communications in printed, perforated or other permanent form
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/02—Measuring characteristics of individual pulses, e.g. deviation from pulse flatness, rise time or duration
    • G01R29/027—Indicating that a pulse characteristic is either above or below a predetermined value or within or beyond a predetermined range of values
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q3/00—Selecting arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a circuit arrangement intended for connection to a telephone exchange for monitoring the course of the potentials on a plurality of lines or of the potential differences on a plurality of line pairs with regard to the exceeding or falling below a single specific threshold value by the individual potentials or potential differences.
  • binary values are generated with the aid of at least one comparator and a fixed comparison potential as a function of the monitored potentials, and on the path between the lines and an output for the binary values mentioned, a multiplexer is arranged which is cyclically related to the individual lines .
  • Such a circuit arrangement is described, for example, in US Pat. No. 3,925,623.
  • the exceeding or falling below a single certain threshold value is determined there in a circuit permanently assigned to each line, and the binary outputs of these circuits are cyclically switched through with a binary multiplexer to a main output, from where they are fed to a central evaluation arrangement.
  • a test device not intended for the scanning of telephone lines with cyclic scanning by an analog multiplexer is also described in the American patent specification 3 810 012.
  • various voltages to be tested are applied cyclically to a voltage divider with a digitally variable division ratio.
  • the divided voltage is fed to a comparator, which generates at its output a binary criterion for the divided voltage to exceed or fall below a certain threshold value.
  • the division ratio of the voltage divider is set according to a program in accordance with the expected measured values in synchronism with the multiplexer.
  • the present invention now makes it possible to create a circuit arrangement in which the threshold value, the polarity of the threshold value and the output binary value associated with the exceeding or falling below the threshold value can be set very easily, which can therefore be connected to different types of telephone exchanges and with regard to Warehousing and replacement procurement offers great advantages.
  • the present invention now relates to a circuit arrangement of the type described above, which circuit arrangement is characterized by the features listed in the characterizing part of patent claim 1.
  • Particular embodiments of the invention relate to arrangements in which the potentials are first converted into currents and in which Form currents are passed through the analog multiplexer.
  • Another particular embodiment relates to an arrangement in which the polarity of the output signal can be inverted in a very simple manner.
  • the circuit arrangement shown in FIG. 1 is used to detect charge pulses arriving on 64 lines 1 in any sequence.
  • 8 such lines 1 are connected to an analog multiplexer 3, e.g. CD 4051 B type.
  • the outputs 4 of these 8 multiplexers are connected to the 8 inputs of the analog multiplexer 5, the output 6 of which is connected to the input of the test device 21.
  • This test device contains an operational amplifier 7, of which a first input is connected to the input of the test device 21, a second input is at zero potential and the output 23 of which is connected to the first input via a resistor 8.
  • such an operational amplifier has a very high-impedance input and a very large gain. The polarity of the output potential is opposite to that of the (very small) potential at the first input.
  • the potential is also zero at the first input.
  • an equilibrium is established when the current supplied to the input corresponds to the current in the resistor 8.
  • the potential at the output 23 of the amplifier causing the current in the resistor 8 is therefore proportional to the current input
  • Another operational amplifier 10 generates a reference potential which is in a tuned relationship to the supply potential.
  • a first input of this operational amplifier is connected via resistors 11 and 12 to the negative pole of the voltage source feeding the entire circuit arrangement, while the second input is connected to zero potential.
  • a series of resistors 13 graded in binary value lies between its first input and its output 24.
  • the resistor 12 and the resistors 13 can be short-circuited by locally operated switches 14.
  • the output potential of such an amplifier is related to the supply potential given by the resistances between the supply potential and the first input and the resistance between the output and the first input.
  • the output potentials 23 and 24 of the operational amplifiers 7 and 10 are fed to a comparator 9 at its two inputs.
  • the comparator is fed by a positive potential and the zero potential and generates a binary signal at its output, the value of which depends on the polarity of the voltage applied between its two inputs.
  • the potential of this binary signal corresponds to one of the two supply potentials.
  • the output signal 47 of the comparator 9 is applied to an input of an EXCLUSIVE-OR gate 15, at the other input of which one of the two comparative supply potentials of the comparator can optionally be applied as a control signal 48. It is now easy to see that the binary value at the output of the comparator 9 is transmitted unchanged via the gate 15 in one position of the switch 16, while it is inverted in the other position of the switch.
  • the output of the gate 15 leads to the output 18 via an electronic switch 17 (tristate buffer).
  • a control device (not shown) connected at 22 now controls all multiplexers 3 via the 3 lines 19 in such a way that the inputs 1 are switched through in sequence to the output 4.
  • the same control device controls the multiplexer 5 via the lines 20 in such a way that it connects the outputs 4 of the multiplexers 3 to its output 6 in sequence.
  • the clocks on lines 19 and 20 are matched to one another in such a way that each of the inputs 4 is switched through during a sampling cycle running at the inputs of the multiplexers 3. In this way, all lines 1 for the passage of analog signals to output 6 are cyclically switched through.
  • the operational amplifier 7 in the circuit indicated has the property that the potential arising at its output is proportional to the current flowing through the input 6. Since the volume resistances of the Muttiplexer can be neglected compared to the relevant high-resistance resistor 2, this current is determined solely by the potential on the line 1 and the associated resistor 2 and thus proportional to the potential on this line. If all resistors 2 are assumed to be the same, the potential at the output 23 of the operational amplifier 7 is decisive for the potential on the switched line 1, and a binary value thus appears at the output 47 of the comparator 9 and the gate 15, which indicates whether that Potential on the line is above or below a certain threshold value, this threshold value depending on the reference potential occurring at the output 24 of the amplifier 10.
  • the gate 17 is put into the conductive state by the control device, not shown, during the switched-on state of the multiplexers and is blocked during the switchover of the multiplexers.
  • the signals emitted at the output 18 are further processed in a manner not shown and not related to the invention. It is possible to interconnect the outputs of a plurality of circuit arrangements corresponding to FIG. 1 and each having 64 inputs and to scan their inputs one after the other by placing only one of the gates 17 in the conductive state. It would also be possible to introduce a further stage of multiplexers and thus to use the circuit arrangement described for monitoring a number of lines exceeding 64.
  • the generator of the comparison potential could also be provided jointly for several circuit arrangements.
  • a resistor (not shown) can be connected between each input of the multiplexers 3 and zero potential, which together with in the blocked state of the relevant input the relevant resistor 2 forms a voltage divider and reduces the voltage across the multiplexer.
  • the circuit arrangement described can be used to monitor lines whose potential is related. is to be checked for a threshold value of any height and polarity, the binary value forming the result of this check being assigned in any way to the exceeding and falling below the threshold value.
  • the threshold value can be set in a simple and repeatable manner at the switches 14 and the aforementioned assignment at the switch 16. This enables inexpensive series production of such circuit arrangements, in which only the switches mentioned are to be set in a suitable manner if they have to be used under prescribed conditions.
  • the threshold value is not an absolute value but has a fixed relationship to the potential of the supply voltage, if the supply voltage fluctuates and thus influences the potentials occurring on the lines, the threshold value adjusts to these fluctuations.
  • the circuit arrangement is intended for monitoring the potential differences on 32 pairs of lines. A large part of the devices used therein corresponds to those described with reference to FIG. 1, the same designations being chosen in the cases mentioned.
  • the circuit arrangement according to FIG. 2 there are also 8 analog multiplexers 3, but, in contrast to FIG. 1, two are assigned to each other and the line pairs 30 to be monitored are each connected to the corresponding connections of a multiplexer pair. Each of the two outputs 31 of these multiplexer pairs are connected to the inputs of the multiplexer 32.
  • the wire 33 leads to a first input of the operational amplifier 36 and the wire 34 to a first input of the operational amplifier 37, while the second inputs of these amplifiers are each at zero potential.
  • the one input is connected to the output by a resistor 38 or 39 in an analogous manner to amplifier 7 in FIG. 1, while a further resistor 40 runs between the output of amplifier 37 and the first input of amplifier 36 .
  • the resistors 38, 39 and 40 are the same.
  • the resistor 40 has the effect that a potential occurs at the output of the amplifier 36, which potential is proportional to the difference between the two currents flowing in the wires 33 and 34 and thus also to the potential difference of the connected line pair 30. To explain this difference formation, it is assumed that the potential at the output of the amplifier 37 is proportional to the current in the connection 34. Because of this potential, a current flows in the resistor 40, which is also proportional to the current in the connection 34. The current in resistor 38 must now be set such that it corresponds to the difference between the currents in connection 33 and in resistor 40, which is only the case if the potential at the output of amplifier 36 also corresponds to the difference between the currents in line pair 35 corresponds.
  • the potential that arises at the output 23 of the amplifier 36, the polarity of which can be arbitrary, is now fed in parallel to the first inputs of the comparators 41 and 42.
  • the second input of the comparator 41 is, corresponding to the comparator 9 in FIG. 1, with that of the amplifier 10 output comparison potential 24 connected, while the inverse comparison potential 46 is applied to the second input of the comparator 42, which is generated from the comparison potential 24 by the operational amplifier 43, whose parallel resistor 44 and series resistor 45 are equal.
  • the second inputs of the operational amplifiers are each connected to zero potential, as a result of which the input of the central test device is also at this potential.
  • another potential which is fixed with regard to the potentials to be monitored could also be used.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine für den Anschluss an eine Telefonzentrale bestimmte Schaltungsanordnung zur Überwachung des Verlaufs der Potentiale auf mehreren Leitungen bzw. der Potentialdifferenzen auf mehreren Leitungspaaren in bezug auf das Über- oder Unterschreiten eines einzigen bestimmten Schwellenwertes durch die einzelnen Potentiale bzw. Potentialdifferenzen. In dieser Anordnung werden mit Hilfe mindestens eines Komparators und eines festen Vergleichspotentials in Abhängigkeit von den überwachten Potentialen Binärwerte erzeugt, und auf dem Weg zwischen den Leitungen und einem Ausgang für die genannten Binärwerte ist ein in zyklischer Folge mit den einzelnen Leitungen in Beziehung tretender Multiplexer angeordnet.
  • Eine solche Schaltungsanordnung ist beispielsweise in der amerikanischen Patentschrift 3 925 623 beschrieben. Das Ober- oder Unterschreiten eines einzigen bestimmten Schwellenwertes wird dort je in einem jeder Leitung fest zugeordneten Stromkreis festgestellt, und die binären Ausgänge dieser Stromkreise werden mit einem Binär-Multiplexer nach einem Hauptausgang zyklisch durchgeschaltet, von wo sie einer zentralen Auswerteanordnung zugeleitet werden.
  • In bestimmten Fällen ergibt sich beim Aufzeichnen von Gesprächsdaten das Bedürfnis, das Ober- und Unterschreiten von mehr als einem Schwellenwert durch die verschiedenen Potentiale bzw. Potentialdifferenzen festzustellen. Würde in einem solchen Falle die aus der amerikanischen Patentschrift 3925623 bekannte Technik angewandt, würde dies zu einem sehr hohen Aufwand führen. Aus dem Artikel von John C. Mc Donald: «A New Electronic Telephone Accounting System for Local Calls», erschienen in IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-23 (1975), Nummer 5, Seiten 705... 714, ist eine Einrichtung bekannt geworden, in welcher drei Schwellenwerte unterschieden werden und in welcher das Ober- oder Unterschreiten von Schwellenwerten nicht durch den einzelnen Leitungen zugeordnete Stromkreise, sondern durch drei zentrale Prüfeinrichtungen geprüft wird, denen die Leitungspotentiale über einen Analog-Multiplexer zugeführt werden.
  • Ein nicht für die Abtastung von Telefonleitungen bestimmtes Prüfgerät mit zyklischer Abtastung durch einen Analog-Multiplexer ist ferner in der amerikanischen Patentschrift 3 810 012 beschrieben. In diesem Prüfgerät werden verschiedene zu prüfende Spannungen zyklisch an einen Spannungsteiler mit einem digital veränderbaren Teilungsverhältnis angelegt. Die geteilte Spannung wird einem Komparator zugeführt, welcher an seinem Ausgang ein binäres Kriterium für das Ober- oder Unterschreiten eines bestimmten Schwellenwertes durch die geteilte Spannung erzeugt. Das Teilverhältnis des Spannungsteilers wird dabei nach einem Programm entsprechend den zu erwartenden Messwerten synchron mit dem Multiplexer eingestellt.
  • Ein weiteres Beispiel einer Einrichtung zur Feststellung des Über- oder Unterschreitens eines Schwellenwertes ist in der amerikanischen Patentschrift 3989959 beschrieben. Dort wird ein Eingangssignal zwei Operationsverstärkern zugeführt, deren Ausgänge je mit einem Eingang eines Komparators verbunden sind. Je für das Ober- und Unterschreiten eines bestimmten positiven und eines bestimmten negativen Schwellenwertes durch das Eingangssignal werden von den Komparatoren entsprechende binäre Signale abgegeben. Die Schwellenwerte sind dabei in dieser in erster Linie für Herzschrittmacher bestimmten Schaltungsanordnung auf analoge Weise einstellbar.
  • Für Schaltungsanordnungen, in welchen eine grosse Zahl von Potentialen nur in bezug auf einen einzigen Schwellenwert geprüft werden müssen, ist eine Anordnung mit jeder Leitung einzeln zugeordneten Prüfmitteln, wie sie in der zuerst zitierten amerikanischen Patentschrift 3 925 623 beschrieben ist, an sich die nächstliegende und einfachste Lösung. Der Schwellenwert und die Art der Zuordnung der Ausgangssignale zum Über- oder Unterschreiten des Schwellenwertes sind dabei durch den Aufbau der Schaltung festgelegt. Es hat sich nun aber gezeigt, dass bei verschiedenen Typen von Telefonzentralen einerseits der für die Auswertung in Frage kommende Schwellenwert in bezug auf absoluten Betrag und Polarität verschieden ist und andererseits die binären Werte der dem Ober- bzw. Unterschreiten des Schwellenwertes jeweils zuzuordnenden Ausgangssignale voneinander abweichen. Lagerhaltung und Ersatzbeschaffung solcher Schaltungsanordnungen mit festgelegten Werten sind daher erschwert.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht nun die Schaffung einer Schaltungsanordnung, bei welcher der Schwellenwert, die Polarität des Schwellenwertes und der dem Ober- bzw. Unterschreiten des Schwellenwertes zugeordnete Ausgangs-Binärwert sehr leicht eingestellt werden können, welche daher an verschiedene Typen von Telefonzentralen anschaltbar ist und bezüglich Lagerhaltung und Ersatzbeschaffung grosse Vorteile bietet.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art, welche Schaltungsanordnung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale gekennzeichnet ist.
  • Besondere Ausführungsformen der Erfindung betreffen Anordnungen, in welchen die Potentiale vorerst in Ströme umgewandelt und in der Form von Strömen über den Analog-Multiplexer geleitet werden. Eine weitere besondere Ausführungsfornr betrifft eine Anordnung, in welcher die Polarität des Ausgangssignals in sehr einfacher Weise invertiert werden kann.
  • Die Erfindung wird nun anhand von zwei Ausführungsbeispielen erklärt.
    • Die Fig. 1 zeigt das Schema einer Schaltungsanordnung zur Überwachung einzelner Leitungen und
    • die Fig. 2 zeigt das Schema einer Schaltungsanordnung zur Überwachung von Leitungspaaren.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung dient der Erfassung von auf 64 Leitungen 1 in beliebiger Folge einlaufenden Gebührenimpulsen. Je 8 solcher Leitungen 1 sind über je einen hochohmigen Widerstand 2 von beispielsweise 1 M8 an einen Analog-Multiplexer 3, z.B. vom Typ CD 4051 B, angeschlossen. Die Ausgänge 4 dieser 8 Multiplexer sind mit den 8 Eingängen des Analog-Multiplexers 5 verbunden, dessen Ausgang 6 mit dem Eingang der Prüfeinrichtung 21 verbunden ist. Diese Prüfeinrichtung enthält einen Operationsverstärker 7, von dem ein erster Eingang mit dem Eingang der Prüfeinrichtung 21 verbunden ist, ein zweiter Eingang am Nullpotential liegt und dessen Ausgang 23 über einem Widerstand 8 mit dem ersten Eingang verbunden ist. Bekanntlich weist ein solcher Operationsverstärker einen sehr hochohmigen Eingang und eine sehr grosse Verstärkung auf. Die Polarität des Ausgangspotentials ist dabei derjenigen des (sehr kleinen) Potentials am ersten Eingang entgegengesetzt. Praktisch ist das Potential auch am ersten Eingang null. Infolge der Wirkung des Widerstandes 8 zwischen Ausgang 23 und Eingang 6 stellt sich ein Gleichgewicht ein, wenn der dem Eingang zugeführte Strom dem Strom im Widerstand 8 entspricht. Das seinerseits den Strom im Widerstand 8 verursachende Potential am Ausgang 23 des Verstärkers ist somit dem Strom Eingang proportional
  • Ein weiterer Operationsverstärker 10 erzeugt ein Bezugspotentiai, welches zum Speisepotential in einem gestimmten Verhäitnis steht. Ein erster Eingang dieses Operationsverstärkers ist über die Widerstände 11 und 12 an den negativen Pol der die ganze Schaltungsanordnung speisenden Spannungsquelle angeschlossen, während der zweite Eingang an Nullpotential gelegt ist. Eine Reihe-von in ihrem Wert binär abgestuften Widerständen 13 liegt zwischen seinem ersten Eingang und seinem Ausgang 24. Der Widerstand 12 und die Widerstände 13 können durch örtlich betätigte Schalter 14 kurzgeschlossen werden. Wie sich aus den vorherigen Ausführungen zum Verhalten der Operationsverstärker ergibt und allgemein bekannt sein dürfte, steht bei einem derart geschalteten Verstärker das Ausgangspotential in einem durch die einerseits zwischen Speisepotential und erstem Eingang und andererseits zwischen Ausgang und erstem Eingang vorhandenen Widerstände gegebenen Verhältnis zum Speisepotential. Durch wahlweises Schliessen und öffnen der Schalter 14 kann somit das Ausgangspotential 24 des Verstärkers 10 in kleinen, genau definierten Stufen verändert werden.
  • Einem Komparator 9 werden an seinen beiden Eingängen die Ausgangspotentiale 23 und 24 der Operationsverstärker 7 und 10 zugeführt. Der Komparator wird durch ein positives Potential und das Nullpotential gespeist und erzeugt an seinem Ausgang ein Binärsignal, dessen Wert von der Polarität der zwischen seinen beiden Eingängen angelegten Spannung abhängt. Das Potential dieses Binärsignals entspricht jeweils einem der beiden Speisepotentiale.
  • Das Ausgangssignal 47 des Komparators 9 ist an einen Eingang eines EXKLUSIV-ODER-Tors 15 angelegt, an dessen andern Eingang durch den Schalter 16 wahlweise eines der beiden Speisepotentiale des Komparators als Steuersignal 48 angelegt werden kann. Es ist nun leicht einzusehen, dass der Binärwert am Ausgang des Komparators 9 in der einen Stellung des Schalters 16 unverändert über das Tor 15 übertragen wird, während er in der andern Stellung des Schalters invertiert wird. Der Ausgang des Tors 15 führt über einen elektronischen Schalter 17 (Tristate Buffer) an den Ausgang 18.
  • Eine nicht dargestellte, bei 22 angeschlossene Steuereinrichtung steuert nun über die 3 Leitungen 19 alle Multiplexer 3 derart, dass je die Eingänge 1 der Reihe nach auf den Ausgang 4 durchgeschaltet werden. Von derselben Steuereinrichtung wird über die Leitungen 20 der Multiplexer 5 derart gesteuert, dass er der Reihe nach die Ausgänge 4 der Multiplexer 3 mit seinem Ausgang 6 verbindet. Die Takte auf den Leitungen 19 und 20 sind derart aufeinander abgestimmt, dass jeder der Eingänge 4 während eines an den Eingängen der Multiplexer 3 ablaufenden Abtastzyklus durchgeschaltet ist. Auf diese Weise werden zyklisch sämtliche Leitungen 1 für den Durchgang von Analogsignalen nach dem Ausgang 6 durchgeschaltet.
  • Wie früher bereits erklärt wurde, hat der Operationsverstärker 7 in der angegebenen Schaltung- die Eigenschaft, dass das an seinem Ausgang entstehende Potential proportional zum Strom ist, welcher über den Eingang 6 fliesst. Da die Durchgangswiderstände der Muttiplexer gegenüber dem betreffenden hochohmigen Widerstand 2 vernachlässigt werden können, ist dieser Strom allein durch das Potential an der durchgeschalteten Leitung 1 und den zugehörigen Widerstand 2 bestimmt und somit proportional dem Potential an dieser Leitung. Sofern sämtliche Widerstände 2 gleich hoch vorausgesetzt werden, ist somit das Potential am Ausgang 23 des Operationsverstärkers 7 für das Potential an der durchgeschalteten Leitung 1 massgebend, und am Ausgang 47 des Komparators 9 und des Tors 15 erscheint somit ein Binärwert, welcher angibt, ob das Potential an der Leitung ober- oder unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes ist, wobei dieser Schwellenwert von dem am Ausgang 24 des Verstärkers 10 auftretenden Bezugspotential abhängt.
  • Das Tor 17 wird jeweils durch die nicht dargestellte Steuereinrichtung während des durchgeschalteten Zustandes der Multiplexer in den leitenden Zustand versetzt und ist während der Umschaltung der Multiplexer gesperrt. Die am Ausgang 18 abgegebenen Signale werden auf nicht dargestellte und mit der Erfindung in keinem Zusammenhang stehende Weise weiter verarbeitet. Es ist möglich, die Ausgänge von mehreren der Fig. 1 entsprechenden und je 64 Eingänge aufweisenden Schaltungsanordnungen zusammenzuschalten und deren Eingänge nacheinander abzutasten, indem jeweils nur eines der Tore 17 in den leitenden Zustand versetzt wird. Es wäre auch möglich, eine weitere Stufe von Multiplexem einzuführen und so die beschriebene Schaltungsanordnung für die Überwachung einer 64 übersteigenden Zahl von Leitungen zu verwenden. Der Erzeuger des Vergleichspotentials könnte auch für mehrere Schaltungsanordnungen gemeinsam vorgesehen werden.
  • Sollten die im gesperrten Zustand der Multiplexer an den Leitungen auftretenden Potentiale den Wert übersteigen, der an den Multiplexern zugelassen werden kann, kann zwischen jedem Eingang der Multiplexer 3 und Nullpotential je ein nicht dargestellter Widerstand angeschlossen werden, welcher im gesperrten Zustand des betreffenden Eingangs zusammen mit dem betreffenden Widerstand 2 einen Spannungsteiler bildet und die am Multiplexer liegende Spannung vermindert. Auf den Strom in den durch die Multiplexer geschalteten Verbindungen und damit auf das am Eingang des Komparators gelieferte Potential haben diese zusätzlichen Widerstände keinerlei Einfluss.
  • Die beschriebene Schaltungsanordnung kann für die Überwachung von Leitungen dienen, deren Potential in bezug. auf einen Schwellenwert beliebiger Höhe und Polarität zu prüfen ist, wobei der das Ergebnis dieser Prüfung bildende Binärwert in beliebiger Weise der Über- und der Unterschreitung des Schwellenwertes zugeordnet werden soll. Der Schwellenwert kann dabei in einfacher und wiederholbarer Weise an den Schaltern 14 und die genannte Zuordnung am Schalter 16 eingestellt werden. Dies ermöglicht eine preisgünstige Serienfertigung solcher Schaltungsanordnungen, bei denen lediglich die genannten Schalter in geeigneter Weise einzustellen sind, wenn sie unter vorgeschriebenen Bedingungen eingesetzt werden müssen.
  • Da der Schwellenwert nicht ein absoluter Wert ist sondern zum Potential der Speisespannung in einem festen Verhältnis steht, passt sich, sofern Speisespannungsschwankungen auftreten und damit die auf den Leitungen auftretenden Potentiale beeinflussen, der Schwellenwert diesen Schwankungen an.
  • Die Schaltungsanordnung, deren Schema in Fig. 2 dargestellt ist, ist zur Überwachung der Potentialdifferenzen auf 32 Leitungspaaren bestimmt. Ein grosser Teil der darin verwendeten Einrichtungen entspricht den in bezug auf Fig. 1 beschriebenen, wobei in den genannten Fällen die gleichen Bezeichnungen gewählt wurden. Bei der Schaltungsanordnung gemäss Fig. 2 sind ebenfalls 8 Analog-Multiplexer 3 vorhanden, wobei jedoch, im Gegensatz zur Fig. 1, jeweils zwei einander zugeordnet sind und die zu überwachenden Leitungspaare 30 jeweils an die einander entsprechenden Anschlüsse eines Multiplexer-Paars angeschlossen sind. Je die beiden Ausgänge 31 dieser Multiplexer-Paare sind mit den Eingängen des Multiplexers 32 verbunden.
  • Es handelt sich dabei um einen Analog-Multiplexer mit 4 Paaren von Eingängen, welche er wahlweise nach dem aus den beiden Adern 33 und 34 bestehenden Ausgangspaar 35 durchschaltet. Die Ader 33 führt auf einen ersten Eingangs des Operationsverstärkers 36 und die Ader 34 auf einen ersten Eingang des Operationsverstärkers 37, während die zweiten Eingänge dieser Verstärker je auf Nullpotential liegen. Bei jedem dieser Verstärker ist in analoger Weise wie beim Verstärker 7 in Fig. 1 der eine Eingang durch einen Widerstand 38 bzw. 39 mit dem Ausgang verbunden, während ein weiterer Widerstand 40 zwischen dem Ausgang des Verstärkers 37 und dem ersten Eingang des Verstärkers 36 verläuft. Die Widerstände 38, 39 und 40 sind gleich hoch.
  • Der Widerstand 40 bewirkt, dass am Ausgang des Verstärkers 36 ein Potential auftritt, welches der Differenz der beiden in den Adern 33 und 34 fliessenden Ströme und damit auch der Potentialdifferenz des angeschalteten Leitungspaares 30 proportional ist. Um diese Differenzbildung zu erklären wird davon ausgegangen, dass das Potential am Ausgang des Verstärkers 37 dem Strom in der Verbindung 34 proportional ist. Aufgrund dieses Potentials fliesst im Widerstand 40 ein Strom, welcher ebenfalls dem Strom in der Verbindung 34 proportional ist. Der Strom im Widerstand 38 muss sich nun derart einstellen, dass er der Differenz der Ströme in der Verbindung 33 und im Widerstand 40 entspricht, was nur dann der Fall ist, wenn das Potential am Ausgang des Verstärkers 36 ebenfalls der Differenz der Ströme im Leitungspaar 35 entspricht. Das am Ausgang 23 des Verstärkers 36 entstehende Potential, dessen Polarität beliebig sein kann, wird nun parallel je den ersten Eingängen der Komparatoren 41 und 42 zugeführt Der zweite Eingang des Komparators 41 ist, entsprechend dem Komparator 9 in Fig. 1, mit dem vom Verstärker 10 abgegebenen Vergleichspotential 24 verbunden, während an den zweiten Eingang des Komparators 42 das inverse Vergleichspotential 46 angelegt ist, welches durch den Operationsverstärker 43, dessen Parallelwiderstand 44 und Vorwiderstand 45 gleich hoch sind, aus dem Vergleichspotential 24 erzeugt ist.
  • Die Verhältnisse bei der Zusammenschaltung der Ausgänge der beiden Komparatoren 41 und 42 sind nun derart gewählt, dass, ausgehend vom Zustand, bei dem am Ausgang des Verstärkers 36 Nullpotential vorhanden ist, der Binärwert am Eingang 47 des Tors 17 ändert, wenn die Spannung zwischen den Eingängen an einem der Komparatoren ihre Richtung umkehrt. Unter diesen Voraussetzungen ändert somit der genannte Binärwert, wenn das Potential am Ausgang 23 des Verstärkers 36 einen positiven Vergleichswert über- oder einen negativen Vergleichswert unterschreitet, wobei der absolute Betrag der beiden Vergleichswerte gleich gross ist. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass der genannte Binärwert ausschliesslich von Vergleich des absoluten Betrags der auf dem überprüften Leitungspaar vorhandenen Potentialdifferenz mit dem Vergleichspotential abhängt. Die Weiterverarbeitung des binären Signals entspricht der in Fig. 1 dargestellten Anordnung. Auf diese Weise ist die einwandfreie Feststellung der Potentialdifferenz ohne Anwendung einer galvanischen Trennung auch dann möglich, wenn die Potentiale der zu überwachenden Leitungen und diejenigen der Schaltungsanordnung zu deren Überwachung nicht die gleiche Basis haben.
  • In den Ausführungsbeispielen sind jeweils die zweiten Eingänge der Operationsverstärker an Nullpotential gelegt, wodurch sich der Eingang der zentralen Prüfeinrichtung ebenfalls auf diesem Potential befindet. Grundsätzlich könnte aber auch ein anderes in bezug auf die zu überwachenden Potentiale feststehendes Potential verwendet werden.

Claims (5)

1. Für den Anschluss an eine Telefonzentrale bestimmte Schaltungsanordnung zur Überwachung des Verlaufs der Potentiale auf mehreren Leitungen (1) bzw. der Potentialdifferenzen auf mehreren Leitungspaaren (30) in bezug auf das Ober- oder Überschreiten eines einzigen bestimmten Schwellenwertes durch die einzelnen Potentiale bzw. Potentialdifferenzen, in welcher Anordnung sowohl mit Hilfe mindestens eines Komparators (9; 41, 42) und eines festen Vergleichspotentials (24) in Abhängigkeit von den überwachten Potentialen Binärwerte erzeugt werden als auch ein in zyklischer Folge mit den einzelnen Leitungen (1; 30) in Beziehung tretender Multiplexer (3, 5; 3, 32) auf dem Weg zwischen den Leitungen und einem Ausgang (18) für die genannten Binärwerte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der (die) Komparator(en) (9; 41, 42) in einer einzigen, zwischen dem Multiplexer (3, 5; 3, 32) und dem Ausgang (18) angeordneten zentralen Prüfeinrichtung (21) enthalten ist (sind), dass sie Prüfeinrichtung (21) einen dem Potential bzw. der Potentialdifferenz der über den Multiplexer (3, 5; 3, 32) daran angeschalteten Leitung (1) bzw. des Leitungspaares (30) proportionales Mess-potential (23) erzeugenden Operationsverstärker (7; 36, 37) enthält, dass der Multiplexer (3; 3, 32) ein Analog-Multiplexer ist und dass in kleinen und grossen Schritten digital einstellbare Schaltungsmittel (10, 11, 12, 13, 14) vorhanden sind, welche das Vergleichspotential (24) als ein zu einem Speisepotential (-) in einem bestimmten, fest eingestellten Verhältnis stehendes Potential erzeugen, wobei das Vergleichspotential (24) in Anpassung an verschiedene Typen von Telefonzentralen vor dem Einbau einmal fest eingestellt wird.
2. Schaltungsanordnung nach dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der genannten Leitungen (1) ein hochohmiger Widerstand (2) zugeordnet ist, welcher bei der Durchschaltung der betreffenden Leitung (1) zwischen Leitung und Eingang (6) des Operationsverstärkers (7) wirksam ist und dass der Verstärker (7) in einer Weise geschaltet ist, gemäss welcher sein Eingang (6), unabhängig vom Eingangsstrom, praktisch auf Nullpotential liegt und das an seinem Ausgang erscheinende Mess-Potential (23) proportional zu dem an seinem Eingang (6) fliessenden Strom ist.
3. Schaltungsanordnung nach dem Patentanspruch 1 für die Überwachung der Potentialdifferenz auf Leitungspaaren (30), dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ader der genannten Leitungspaare je ein hochohmiger Widerstand (2) zugeordnet ist, welcher bei der Durchschaltung eines Paares zwischen der betreffenden Ader und dem Eingang (33, 34) eines der beiden Operationsverstärker (36, 37) wirksam ist und dass die Verstärker (36, 37) in einer Weise zusammengeschaltet sind, gemäss welcher ihre Eingänge (33, 34), unabhängig von den Eingangsströmen, praktisch auf Nullpotential liegen und das an einem gemeinsamen Ausgang (23) erscheinende Mess-Potential proportional zur Differenz der an ihren Eingängen (33, 34) fliessenden Ströme ist.
4.. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 3, gekennzeichnet durch einen invertierenden Verstärker (43, 44, 45), welcher ein zum Vergleichspotential (24) inverses Potential (46) erzeugt, durch einen ersten Komparator (41) zum Vergleichen des genannten Mess-Potentials (23) mit dem Vergleichspotential (24) und durch einen zweiten Komparator (42) zum Vergleichen des Mess-Potentials (23) mit dem invertierten Vergleichspotential (46), wobei die Ausgänge (47) der beiden Komparatoren derart parallel an den Ausgang der Prüfeinrichtung geschaltet sind, dass das Ausgangssignal (18) der Prüfeinrichtung ausschliesslich vom Vergleich des absoluten Betrages der Potentialdifferenz mit dem Schwellenwert abhängt.
5. Schaltungsanordnung nach. dem Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch ein EXKLUSIV-ODER-Tbr (15) mit zwei Eingängen, an dessen einen Eingang der Ausgang der Prüfeinrichtung (47) und an dessen andern Eingang ein Steuersignal (48) angeschlossen ist, mit dessen Hilfe das digitale Ausgangssignal der Prüfeinrichtung wahlweise invertierbar ist.
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